DE19526396A1 - Baugrubenverbau, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Baustoffgemenge dafür - Google Patents
Baugrubenverbau, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Baustoffgemenge dafürInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Baugrubenverbau zur Baugrubensiche
rung im Grundwasserbereich und oberhalb des Grundwasserspiegels
sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung und ein Baustoffgemen
ge dafür.
Derzeit sind - neben anderen Techniken, z. B. Bohrpfahlwand-Ver
bau - vier grundsätzlich unterschiedliche Baugrubenverbaue be
kannt, nämlich der Spundwandverbau, Trägerbohlwandverbau,
Schlitzwandverbau und Kombinationen dieser Verbaue.
Die Erfindung befaßt sich mit einer Kombination, bei der eine
Schlitzwand verwendet wird.
In diesem Zusammenhang ist versucht worden, bei der Erstellung
von Baugrubenverbauen Dichtwände im Einphasen-Schlitzwandver
fahren niederzubringen, in die dann tragende Elemente wie z. B.
Doppel-T-Profilträger senkrecht eingestellt wurden. Dabei fun
gierte die Schlitzwandmasse, u. a. als Zwischenraumfüllung. Als
Baustoff wurde eine konventionelle Einphasen-Dichtwandmischung
z. B. in Form einer Fertig-Trockenmischung verwendet.
Nach der Erstellung der Schlitzwand z. B. bis unterhalb der Bau
grubensohle und nach Aushärtung des Baustoffs wurde die Baugrube
ausgehoben, wobei die Schlitzwand baugrubenseitig bzw. an der
Luftseite oberflächlich freigelegt wurde. Die Einphasenmasse
sollte die Abdichtung der Baugrube gegen Eindringen von Wasser
gewährleisten. Die aus dem Wasser- und Erddruck resultierenden
Kräfte sollten von den tragenden Elementen, z. B. den Doppel-T-Profilträgern,
und der als Ausfachung wirkenden Einphasenmasse
sowie gegebenenfalls von weiteren Aussteifungselementen oder
Verpreßankern oder anderen Bewehrungselementen übernommen wer
den.
Die Anwendung dieser bekannten Baugrubenverbau-Kombination bein
haltet den Vorteil, daß sie erschütterungsfrei und mit relativ
einfachen Mitteln und mit wenigen Maschinen platzsparend er
stellt werden kann. Es hat sich aber herausgestellt, daß die
tragenden Eigenschaften der Einphasenmasse nicht ausreichend
sind und die dichtenden und tragenden Eigenschaften der Einpha
senmasse relativ schnell während der Bauphase verloren gehen. Es
tritt unkontrollierbar Rißbildung und/oder Materialabrieselung
bis zum Einsturz einer Wand in der Regel in einem Zeitraum auf,
in dem das Bauwerk noch nicht fertiggestellt ist und die Baugru
benwandung ihre volle Funktion erfüllen muß. Aus diesem Grund
konnte das bekannte Kombinationsverfahren - obwohl es allen
anderen sowohl herstellungstechnisch als auch kostenmäßig über
legen ist - praktisch nicht eingeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist, für die eingangs beschriebene Baugru
benverbau-Kombination eine Einphasenschlitzwand zu schaffen, die
nach dem Aushub der Baugrube und ihrer baugrubenseitigen ober
flächlichen Freilegung beliebig lange, zumindest aber so lange
wie die Baugrube offen bleiben muß, unverändert und wasserdicht
sowie als tragendes bzw. statisch wirkendes Element erhalten
bleibt, wobei ihre tragende Eigenschaft gegenüber herkömmlichen
Massen erhöht sein soll.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unter
ansprüchen gekennzeichnet.
Nach der Erfindung wird eine Einphasen-Schlitzwandmasse verwen
det, die einen porösen Leichtzuschlagstoff enthält, der in der
Erhärtungsphase des Baustoffs, in der der Baustoff Wasser che
misch und adsorptiv bindet, zusätzliches Wasser zurückhält und
langfristig speichert, so daß der Baustoff nach dem Baugruben
aushub insbesondere auch an der freigelegten Schlitzwandober
fläche aufgrund des im Inneren der Masse gespeicherten Wassers
nahezu unverändert bleibt. Der Leichtzuschlagstoff erhöht zudem
die Elastizität des Wandmaterials und wirkt damit einer Rißbil
dung entgegen.
Überraschend ist, daß die Wasserdichtigkeit der Schlitzwand ohne
weiteres gewährleistet werden kann, obwohl poröse, wasserdurch
lässige Leichtzuschlagstoffe verwendet werden. Offenbar dringt
feinteilige Schlitzwandmasse in die Poren der Leichtzuschlag
stoffkörner ein, woraus eine Art Verankerung resultiert, die dem
Wasser Wege versperrt und auch die Schubfestigkeit der Masse und
damit ihre tragende Wirkung erhöht. Hauptsächlich aber wird
erreicht, daß die Substanzfestigkeit der erhärteten Masse erhal
ten bleibt, so daß selbst bei hohen Temperaturen oder selbst bei
extremen Temperaturwechseln keine zum Zerrieseln führende Ver
änderung erfolgt. Vorteilhaft ist auch, daß der erfindungsgemäße
Baugrubenverbau im Winter anwendbar ist, weil die Masse frostbe
ständig ist. Nach der Erfindung gelingt es somit, eine für den
Baugrubenverbau verwendbare Einphasenschlitzwandmasse zur Ver
fügung zu stellen, die allen Anforderungen während der Bauphase
von z. B. drei bis zwölf Monaten optimal genügt.
Das an sich bekannte Kombinationsverfahren ist damit erstmals
gefahrlos anwendbar geworden. Die Verwendung des die günstigen
Eigenschaften gewährleistenden Mittels, nämlich des Leichtzu
schlagstoffs, ist grundsätzlich widersinnig für Schlitzwand
dichtmassen, die in der Regel sehr langzeitig wasserdicht sein
müssen. Poröse Leichtzuschläge sind in solchen Massen "Gift",
weil sie das Gegenteil garantieren, nämlich die Wasserwegigkeit.
Im Baugrubenverbau hält die Wasserabdichtung der erfindungsgemä
ßen Einphasenmasse überraschend ausreichend lange an, so daß
insoweit für die geplanten Bauphasen wasserdichte und standfeste
Schlitzwände zur Verfügung gestellt werden können.
Die Einphasenmasse kann die Abdichtung der Baugrube gegen Grund
wasser auch unterhalb der Baugrubensohle übernehmen, wenn die
Schlitzwand bis unter die Baugrubensohle eingebracht wird.
Die Kräfte des Wasser- und Erddrucks werden von den tragenden
Elementen, z. B. den Doppel-T-Profilträgern und der Ausfachung
dazwischen, nämlich der erhärteten Einphasenmasse übernommen.
Gegebenenfalls können zudem weitere Aussteifungselemente wie
Gurte, Streifen und/oder Verpreßanker verwendet werden. Möglich
ist auch, Bewehrungselemente, wie Bewehrungskörbe oder derglei
chen einzubringen. Die dichtenden und tragenden Eigenschaften
der Einphasenmasse gehen während der Bauphase nicht verloren,
weil die Masse nicht austrocknet, Temperaturschwankungen ohne
Veränderungen, z. B. ohne Rißbildung verträgt und frostbeständig
ist.
Erfindungsgemäß wird ein Schlitz nach bekannten Schlitzwandver
fahren hergestellt, wobei als stützende und nach der Erhärtung
tragende Einphasenmasse eine Masse zusammengestellt wird, die
als Ausfachung oder dergleichen Funktion Erd- und Wasserdruck
übernehmen kann, insbesondere in Kombination mit anderen tragen
den Elementen.
Ein besonders geeignetes Baustoffgemenge für die Einphasenmasse
besteht aus folgenden Komponenten:
- - Zement (Portlandzement, Hochofenzement oder dergleichen),
- - gemahlener Hüttensand,
- - Gesteinsmehl,
- - Tonkomponenten (Bentonit, kaolinitische Tone oder derglei chen),
- - Leichtzuschläge,
- - Zeolithe oder zeolithisierte Vulkanite.
Diese Bestandteile werden vorzugsweise in folgenden Mengen zu
sammengestellt, wobei die Angaben in Massenprozenten [M%] ge
macht sind:
- - Zement: 10 bis 30, vorzugsweise 15 bis 20 M%,
- - gemahlener Hüttensand: 40 bis 80, vorzugsweise 50 bis 70 M%,
- - Gesteinsmehl: 5 bis 20, vorzugsweise 10 bis 15 M%,
- - Tonkomponenten: 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 M%,
- - Leichtzuschläge: 2 bis 20, vorzugsweise 3 bis 10 M%,
- - geeignet sind z. B. auch Zeolithe oder zeolithisierte Vulka nite: 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 M%.
In jedem Fall der Zusammensetzung ist zweckmäßigerweise anzu
streben eine Zylinderdruckfestigkeit nach 28 Tagen (in Anlehnung
an DIN 1045: Nennfestigkeit für B5) der erhärteten Einphasenmas
se von 5 N/mm² zu erzielen. Vorzugsweise werden Druckfestig
keiten zwischen 10 und 40 N/mm² eingestellt. Die Verarbeitbar
keit der frischen Einphasenmasse sollte etwa 8 Stunden erhalten
bleiben bei einer sofortigen Marshzeit von 35 bis 40 Sekunden.
Der poröse Leichtzuschlagstoff muß unter anderem inbesondere in
der Lage sein, in der erhärteten Einphasenmasse Wasser zu spei
chern bzw. festzuhalten, selbst bei relativ hohen Temperaturen,
so daß dadurch Rißbildung durch Austrocknung vermieden wird;
andererseits muß der Leichtzuschlagstoff aber auch ausreichend
Luftporen zur Verfügung stellen, die die Frostsicherheit der
erhärteten Einphasenmasse gewährleisten. Schließlich muß der
Leichtzuschlagstoff auch sicherstellen, daß die erhärtete Ein
phasenmasse ausreichend schubverformbar und elastisch bleibt, so
daß Bewegungen ohne Rißbildung aufgefangen werden können.
Besonders geeignet sind mineralische Leichtzuschlagstoffe wie
Perlit, Vermiculit, Bims, Ziegelsplitt, Porenbetongranulat, die
durch ein hohes Wasserspeichervermögen charakterisiert sind.
Die mineralischen porösen Leichtzuschlagstoffe werden mit
Schüttgewichten von 50 bis 1100 kg/m³ und vorzugsweise mit einer
betonanalog abgestuften Kornverteilung verwendet.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Einphasenmasse faserver
stärkt ist, so daß ihre Festigkeiten insbesondere ihre Duktili
tät bzw. Schubfestigkeit erhöht wird. Verwendbar sind metalli
sche und/oder organische und/oder mineralische Fasern in Mengen
von 0,4 bis 3, vorzugsweise von 0,7 bis 2 mit einer Länge von 6
bis 50, vorzugsweise von 10 bis 30 mm.
In Kombination mit dem Zusatz von porösen Leichtzuschlagstoffen
kann der stützenden, noch nicht erhärteten Einphasenmasse minde
stens ein anorganisches, hygroskopisch wirkendes Zusatzmittel
oder mindestens ein anorganisches Zusatzmittel zugesetzt werdend
das hygroskopische Mittel in der Einphasenmasse bildet, so daß
die Wasserretention weiter erhöht wird. Beispielsweise ist in
diesem Zusammenhang vorteilhaft, in der letzten Phase des Aus
hubs z. B. mit dem Greifer das Mittel in die stützende Einphasen
masse einzuführen und mit dem Greifer mit der Einphasenmasse zu
vermischen. Verwendbar ist z. B. Magnesiumchlorid in Mengen von
0,01 bis 5 Masseprozenten. Das Magnesiumchlorid beschleunigt die
Erhärtung der Einphasenmasse und wirkt in der erhärteten Masse
hygroskopisch. Ebenso verwendbar sind Natriumchlorid plus Calci
umhydroxid. Diese Substanzen bilden in der Einphasenmasse Calci
umchlorid, das stark hygroskopisch wirkt.
Die anorganischen Zusatzmittel werden in Mengen von 0,01 bis 10
Masseprozent, insbesondere in Mengen von 0,05 bis 2 zugesetzt.
In Kombination oder alternativ zu den beschriebenen anorgani
schen Zusatzmitteln können auch organische Zusatzmittel zur
Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens der Einphasenmasse wie
z. B. Celluloseether in Mengen von 0,01 bis 0,2, vorzugsweise von
0,05 bis 0,1 beigegeben werden. Sofern die hygroskopisch wirken
den Mittel die Erhärtung der Einphasenmasse beeinflussen, ist es
zweckmäßig, die Mittel erst - wie oben beschrieben - in der
letzten Phase des Aushubs einzuführen. Wenn die Mittel, wie z. B.
Methylcellulose auf die Erhärtung der Einphasenmasse keine Ein
wirkung haben, können die Mittel bereits Bestandteil einer zur
Herstellung der Einphasenmasse verwendbaren Trockenmischung oder
einer bereits angemachten Einphasensuspension sein.
Der erfindungsgemäße Baugrubenverbau bleibt während der Bauphase
nahezu unverändert; die Einphasenmasse trocknet nicht aus, rie
selt nicht ab, reißt nicht und ist frostbeständig. Mit der Er
findung wird somit ein Baugrubenverbau geschaffen, der einfach
und schonend, das heißt ohne schädliche Erschütterungen, sowie
platzsparend und zeitsparend herstellbar ist, der wenig Baumate
rial erfordert, ausreichend lange wasserdicht ist und mit wähl
barer Bewehrung versehen werden kann.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispiel
haft näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine
Draufsicht auf einen quergeschnittenen Teilbereich eines erfin
dungsgemäßen Baugrubenverbaus.
Das Erdreich 1 wird durch eine erhärtete Einphasenschlitzwand 2
abgestützt, deren luftseitige bzw. baugrubenseitige Oberfläche
3 freigelegt ist. Der Erd- und Wasserdruck wird durch die Pfeile
4 symbolisiert. In die Einphasenschlitzwand 2 sind mit bestimm
tem Abstand Doppel-T-Träger 5 senkrecht eingestellt. Die zwi
schen den Trägern 5 sitzende Einphasenmasse wirkt als Ausfachung
6. Desweiteren können in die Ausfachung 6 Bewehrungselemente
z. B. in Form von Bewehrungskörben 7 eingebracht sein.
Claims (29)
1. Baugrubenverbau bestehend aus einer Schlitzwand (2) aus
einer erhärteten Einphasen-Schlitzwandmasse mit einer bau
grubenseitig freigelegten Oberfläche (3) sowie aus vertika
len, in die Einphasen-Schlitzwandmasse auf Abstand einge
stellten Stützelementen (5), wobei die Schlitzwand (2)
zwischen den Stützelementen (5) eine Ausfachung (6) bildet,
und wobei-die Einphasen-Schlitzwandmasse mindestens einen
wasserspeichernden Leichtzuschlagstoff aufweist.
2. Baugrubenverbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leichtzuschlagstoff ein mineralischer poröser
Leichtzuschlagstoff ist.
3. Baugrubenverbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leichtzuschlagstoff in Mengen von 2 bis 20 M% in
der Schlitzwandmasse enthalten ist.
4. Baugrubenverbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leichtzuschlagstoff in Mengen von 2 bis 20 M% in
der Schlitzwandmasse vorhanden ist.
5. Baugrubenverbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtzuschlagstoff
ein Schüttgewicht von 0,05 bis 1,1 kg/l aufweist.
6. Baugrubenverbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtzuschlagstoff
eine betonähnlich abgestufte Kornverteilung aufweist.
7. Baugrubenverbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtzuschlagstoff
geblähten Vermiculit aufweist.
8. Baugrubenverbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtzuschlagstoff
Porenbetongranulat aufweist.
9. Baugrubenverbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leichtzuschlagstoff Papierfasern aufweist.
10. Baugrubenverbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einphasen-Schlitz
wandmasse faserverstärkt ist.
11. Baugrubenverbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern eine Länge von 6 bis 50, vorzugsweise von 10
bis 30 mm aufweisen und in Mengen von 0,4 bis 3, vorzugs
weise von 0,7 bis 2 M%, bezogen auf die Trockensubstanz,
enthalten sind.
12. Baugrubenverbau nach Anspruch 10 und/oder 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Fasern Metallfasern sind.
13. Baugrubenverbau nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einphasen-Schlitzwandmasse ein
hygroskopisches Salz in Mengen von 0,01 bis 10, vorzugs
weise von 0,05 bis 2 M% enthält.
14. Baugrubenverbau nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß als hygroskopisches Salz Magnesiumchlorid enthalten
ist.
15. Baugrubenverbau nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß als hygroskopisches Salz Calciumchlorid
enthalten ist.
16. Baugrubenverbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einphasen-Schlitz
wandmasse mindestens ein organisches Mittel zur Erhöhung
des Wasserrückhaltevermögens in Mengen von 0,01 bis 0,2,
vorzugsweise von 0,05 bis 0,1 aufweist.
17. Baugrubenverbau nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß es ein Mittel auf der Basis von Methylcellulose ent
hält.
18. Baugrubenverbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente Dop
pel-T-Träger 5 sind.
19. Baugrubenverbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausfachungsbereich
6 an sich bekannte Bewehrungsmittel angeordnet sind.
20. Baugrubenverbau nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewehrungsmittel an sich bekannte Bewehrungskörbe
7 sind.
21. Verfahren zur Herstellung eines Baugrubenverbaus, insbeson
dere eines Baugrubenverbaus nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 20, wobei
- - eine Schlitzwand nach dem Schlitzwandverfahren unter Verwendung einer Einphasen-Stützsuspension erstellt wird,
- - in die Stützsuspension in Abständen Stützelemente eingestellt werden,
- - nach der Erhärtung der Stützsuspension baugrubenseitig eine Oberfläche der Schlitzwand freigelegt wird, wobei
- - eine Einphasen-Schlitzwandsuspension verwendet wird, die einen Leichtzuschlagstoff gemäß einem oder mehre ren der Ansprüche 2 bis 10 enthält.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Suspension verwendet wird, die folgende Bestandteile
bezogen auf die Trockensubstanz in Masseprozenten enthält:
- - Zement: 10 bis 30, vorzugsweise 15 bis 20 M%,
- - gemahlener Hüttensand: 40 bis 80, vorzugsweise 50 bis 70 M%,
- - Gesteinsmehl: 5 bis 20, vorzugsweise 10 bis 15 M%,
- - Tonkomponenten: 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 M%,
- - Leichtzuschläge: 2 bis 20, vorzugsweise 3 bis 10 M%,
- - geeignet sind auch Zeolithe oder zeolithisierte Vulka nite: 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 M%.
23. Verfahren nach Anspruch 2% und/oder 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine faserverstärkte Stützsuspension verwen
det wird, die Fasern nach einem oder mehreren der Ansprüche
12/13 aufweist.
24. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß in der letzten Phase des Aus
hubs hygroskopische Mittel gemäß einem oder mehreren der
Ansprüche 14 bis 18 zugemischt werden.
25. Baustoffgemenge für einen Baugrubenverbau, insbesondere für
einen Baugrubenverbau nach einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 20, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß sie aus einer an sich bekannten Trockenmischung
zur Herstellung einer Einphasen-Schlitzwand
suspension besteht und zudem einen Leichtzuschlagstoff nach
einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10 aufweist.
26. Baustoffgemenge nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
daß es mindestens ein Mittel zur Erhöhung des Wasserrück
haltevermögens nach einem oder mehreren der Ansprüche 14
bis 18 aufweist.
27. Baustoffgemenge nach Anspruch 24 und/oder 25, dadurch ge
kennzeichnet, daß es Fasern gemäß einem oder mehreren der
Ansprüche 12/13 aufweist.
28. Baustoffgemenge nach einem oder mehreren der Ansprüche 25
bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Be
standteile aufweist:
- - Zement (Portlandzement, Hochofenzement oder derglei chen),
- - gemahlener Hüttensand,
- - Gesteinsmehl,
- - Tonkomponenten (Bentonit, kaolinitische Tone oder dergleichen),
- - Leichtzuschläge,
- - Zeolithe oder zeolithisierte Vulkanite.
29. Baustoffgemenge nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,
daß es die folgenden Bestandteile in Masseprozenten auf
weist:
- - Zement: 10 bis 30, vorzugsweise 15 bis 20 M%,
- - gemahlener Hüttensand: 40 bis 80, vorzugsweise 50 bis 70 M%,
- - Gesteinsmehl: 5 bis 20, vorzugsweise 10 bis 15 M%,
- - Tonkomponenten: 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 M%,
- - Leichtzuschläge: 2 bis 20, vorzugsweise 3 bis 10 M%,
- - geeignet sind auch Zeolithe oder zeolithisierte Vulka nite: 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 M%.
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